JP2014155228A - Overlapping cells for wireless coverage - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system for overlapping cells for wireless coverage in a cellular communication system.SOLUTION: The system includes a beam-weight generator, and a beamformer coupled to the beam-weight generator. The beam-weight generator is configured to generate a plurality of beam weights including at least first and second sets of beam weights. In addition, the beamformer is configured to apply the first and second sets of beam weights to signals in a cellular communication system. The cellular communication system provides coverage over a geographic region divided into cells arranged in overlapping first and second layers of cells having criteria optimized for communication by respective, distinct first and second types of user terminals. In this regard, the criteria are reflected in the first and second sets of beam weights.

Description

本発明は、概してセルラー通信システムに関し、具体的にはセルラー通信システムの無線受信可能範囲のためのオーバーラップセルに関する。   The present invention relates generally to cellular communication systems, and specifically to overlapping cells for wireless coverage of cellular communication systems.

無線通信アクセスは、我々の社会及び経済がますます依存するようになっており、毎日の社会的機能すべての面に普及しはじめている。例えば、無線通信は、陸上車両、航空機、宇宙船、船舶などのモバイルプラットフォームに搭載されて、ますますユーザが利用できるようになってきている。モバイルプラットフォームの乗客のための無線通信サービスは、例えば、電子メール及びウェブブラウジング、生放送、音声サービス、バーチャルプライベートネットワークアクセス並びに他の双方向かつリアルタイムのサービスなどのインターネットアクセスを含む。   Wireless communication access is becoming increasingly dependent on our society and economy and is beginning to spread in all aspects of daily social functions. For example, wireless communications are increasingly available to users on mobile platforms such as land vehicles, aircraft, spacecraft, and ships. Wireless communication services for passengers on mobile platforms include, for example, Internet access such as email and web browsing, live broadcast, voice services, virtual private network access, and other interactive and real-time services.

例えば、モバイルプラットフォームなどの、遠隔ユーザ端末、アクセスするのが難しいユーザ端末、又はモバイルユーザ端末のための無線通信プラットフォームは、しばしば陸上領域又は水上（水中）領域を含む大きな地理的に受信可能な地域にわたってサービス受信可能範囲を提供することができる通信衛星をしばしば使用する。概して、地上基地局などの基地局は、一又は複数の衛星を経由するベントパイプによってユーザ端末まで情報（例えば、データ）を送信する。より具体的には、基地局は、送信リンクの情報を衛星に送信し、衛星は、情報を受信すると、それを増幅しかつ一又は複数の固定ユーザ端末又はモバイルユーザ端末のアンテナに再送信する。次に、ユーザ端末は、衛星を介して基地局にデータを送り返すことができる。基地局は、インターネット、公衆電話交換ネットワーク、並びに／若しくは他の公的ネットワーク及びサービス又は他の私的ネットワーク及びサービスへのリンクをユーザ端末に提供することができる。   For example, remote user terminals such as mobile platforms, user terminals that are difficult to access, or wireless communication platforms for mobile user terminals are often large geographically receivable areas including land areas or water (underwater) areas Often use communication satellites that can provide service coverage over a wide range. In general, a base station, such as a terrestrial base station, transmits information (eg, data) to a user terminal via a vent pipe via one or more satellites. More specifically, the base station transmits information on the transmission link to the satellite, and when the satellite receives the information, it amplifies it and retransmits it to the antenna of one or more fixed user terminals or mobile user terminals. . The user terminal can then send data back to the base station via the satellite. The base station can provide the user terminal with links to the Internet, public switched telephone networks, and / or other public networks and services or other private networks and services.

現代の衛星及び他のセルラー通信システムは、複数のセルに分割される地理的領域にわたって受信可能範囲を形成するビームレイダウンを提供する任意の数のスポットビームをしばしば用いる。スポットビームを使用する通信システムでは、同一の周波数が、２以上のセルで同時に使用される。これらのビームは、ビーム間の干渉を最小化するために、所定の同一極アイソレーション（ｃｏ-ｐｏｌａｒ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）（例えば、搬送波対干渉比率）の値を維持するように構成される。これは、空間的アイソレーション及び空間的再利用と呼ばれる。一つの通常の用語では、各スポットビームには、周波数再利用パターンに一致する色パターンを作り出すための色が割り当てられる。次いで、等しい周波数が、同一色の異なるビームにより再利用される。   Modern satellite and other cellular communication systems often use any number of spot beams that provide a beam laydown that forms a coverage area over a geographical area that is divided into multiple cells. In a communication system using a spot beam, the same frequency is used simultaneously in two or more cells. These beams are configured to maintain a predetermined co-polar isolation (eg, carrier to interference ratio) value to minimize interference between the beams. This is called spatial isolation and spatial reuse. In one common terminology, each spot beam is assigned a color to create a color pattern that matches the frequency reuse pattern. The equal frequency is then reused by different beams of the same color.

これらのセルラー通信システムは、システム制約の範囲内に留まりつつ、多様な種類のユーザ端末のためのサービスを最適化する際に多くの課題にしばしば直面する。システムは、音声及びデータを同時に提供する高いシステム能力をしばしば必要とする。音声サービスを提供するリンクは、しばしばノイズが支配的となり、高い衛星アンテナ利得を必要とする一方で、データサービスを提供するリンクは、しばしば対向する衛星アンテナ基準の最適化を必要とする。すなわち、データリンクは、しばしば干渉が支配的であり、高い信号対干渉比を提供するためにサイドローブ抑圧を必要とする。   These cellular communication systems often face many challenges in optimizing services for various types of user terminals while remaining within system constraints. Systems often require high system capabilities that provide voice and data simultaneously. Links providing voice service are often dominated by noise and require high satellite antenna gain, while links providing data service often require optimization of the opposing satellite antenna reference. That is, data links are often dominated by interference and require sidelobe suppression to provide a high signal-to-interference ratio.

現在の多くのセルラー通信システムは、通信可能範囲領域の多様な種類のユーザ端末による通信を可能にするようにしばしば構成され、最適性能を得るために時おり対向する別の衛星アンテナ基準から恩恵を受けることがある。また、異なる種類の端末も、異なる周波数再利用パターン及び／又はセルのサイズから恩恵を受けることがある。小さなサイズの携帯情報端末は、衛星とのリンクを閉じるために高い衛星アンテナ利得からしばしば恩恵を受け、また中間サイズのセルを有する中間―高次周波数再利用から恩恵を受けることもある。他方で、中間サイズのポータブル端末及び車載端末は、極小サイズのセルを有する高密度のユーザ基地へ高速のデータサービスを提供するための高次周波数再利用だけではなく、対応する高い信号対干渉比を提供するための高いサイドローブ抑圧からもしばしば恩恵を受ける。さらに、大きなサイズの航空機用端末及び船舶用端末は、大きなサイズのセルを有する低密度のユーザ基地へデータサービスを提供するための低次周波数再利用からしばしば恩恵を受ける。特に航空機用端末は、しばしば高速で移動するため、大きなサイズのセルから恩恵を受け、地理的領域上を飛行する際にビーム間ハンドオーバーの頻度を減らすことができる。   Many current cellular communication systems are often configured to allow communication with various types of user terminals in the coverage area, and sometimes benefit from different satellite antenna standards facing each other for optimal performance. I may receive it. Different types of terminals may also benefit from different frequency reuse patterns and / or cell sizes. Small size personal digital assistants often benefit from high satellite antenna gain to close the link with the satellite, and may benefit from mid-high order frequency reuse with medium size cells. On the other hand, medium-sized portable terminals and in-vehicle terminals are not only capable of high-order frequency reuse to provide high-speed data services to high-density user bases with extremely small cells, but also have a corresponding high signal-to-interference ratio. Often also benefit from high sidelobe suppression to provide. Furthermore, large size aircraft terminals and marine terminals often benefit from low order frequency reuse to provide data services to low density user bases with large size cells. In particular, aircraft terminals often move at high speeds, thus benefiting from large sized cells and reducing the frequency of inter-beam handovers when flying over a geographical area.

本発明の例示的実施形態は、概してセルラー通信システムの無線受信可能範囲のためのオーバーラップセルのシステム及び関連する方法を対象にする。例示的実施形態の一つの態様によれば、システムは、ビームウェイト生成器、及びビームウェイト生成器に結合されたビームフォーマを備える。ビームウェイト生成器は、少なくとも第一の組のビームウェイト及び第二の組のビームウェイトを含む複数のビームウェイトを生成するように構成される。さらに、ビームフォーマは、第一の組のビームウェイト及び第二の組のビームウェイトをセルラー通信システムの信号に適用するように構成される。セルラー通信システムは、それぞれ別個の第一の種類のユーザ端末及び第二の種類のユーザ端末により通信に最適化された基準を有するセルのオーバーラップする第一の層及び第二の層に配置されるセルに分割される地理的領域にわたって受信可能範囲を提供する。この点で、基準は第一の組のビームウェイト及び第二の組のビームウェイトに反映される。  Exemplary embodiments of the present invention are generally directed to overlapping cell systems and related methods for wireless coverage of cellular communication systems. According to one aspect of the exemplary embodiment, the system comprises a beam weight generator and a beamformer coupled to the beam weight generator. The beam weight generator is configured to generate a plurality of beam weights including at least a first set of beam weights and a second set of beam weights. Further, the beamformer is configured to apply a first set of beam weights and a second set of beam weights to signals of the cellular communication system. Cellular communication systems are located in overlapping first and second layers of cells having criteria optimized for communication by separate first type user terminals and second type user terminals, respectively. Provides coverage over a geographic area that is divided into cells. In this regard, the criteria are reflected in the first set of beam weights and the second set of beam weights.

一つの例では、基準は、衛星アンテナ利得及びサイドローブ抑圧を含む。この例では、セルの前記第一の層及び前記第二の層は、異なるアンテナ利得及びサイドローブ抑圧を有し、セルの前記第一の層はアンテナ利得に最適化され、セルの前記第二の層はサイドローブ抑圧に最適化される。   In one example, the reference includes satellite antenna gain and sidelobe suppression. In this example, the first layer and the second layer of the cell have different antenna gain and sidelobe suppression, the first layer of the cell is optimized for antenna gain, and the second layer of the cell This layer is optimized for sidelobe suppression.

一つの例では、基準はセルのサイズを含み、この例では、セルの前記第一の層は第一のサイズのセルを含み、セルの第二の層は異なる第二のサイズのセルを含む。   In one example, the criteria includes the size of the cell, and in this example, the first layer of cells includes cells of a first size and the second layer of cells includes cells of a different second size. .

一つの例では、基準は周波数再利用パターンを含むことができ、この例において、セルの前記第一の層のセルは第一の周波数再利用パターンに配置され、セルの前記第一の層のセルは異なる第二の周波数再利用パターンに配置される。   In one example, the reference may include a frequency reuse pattern, in which the cells of the first layer of cells are arranged in a first frequency reuse pattern and the first layer of cells The cells are arranged in different second frequency reuse patterns.

さらなる例では、セルの前記第一の層及び前記第二の層は、オーバーラップするＰセル及びＱセルの周波数再利用パターンに配置され、Ｐセル周波数再利用パターンは制御チャネルの通信のためのものであり、Ｑセル周波数再利用パターンは制御チャネルを除くトラフィックチャネルの通信のためのものである。このさらなる例において、前記Ｑセル周波数再利用パターンの任意のトラフィックチャネルは、前記Ｐセル周波数再利用パターンの制御チャネルを介して割り当て可能である。種々の例では、ＱはＰよりも大きく、かつ前記Ｑセル周波数再利用パターンのセルは、前記Ｐセル周波数再利用パターンのセルよりもサイズが小さい。前記Ｑセル周波数再利用パターンの前記セルのうちの少なくともいくつかは、前記Ｐセル周波数再利用パターンの一つのセルにオーバーラップし、かつ前記Ｑセル周波数再利用パターンの他のセルは、前記Ｐセル周波数再利用パターンの複数のセルにオーバーラップすることができる。   In a further example, the first layer and the second layer of cells are arranged in overlapping P-cell and Q-cell frequency reuse patterns, where the P-cell frequency reuse pattern is for control channel communication. The Q cell frequency reuse pattern is for traffic channel communication excluding the control channel. In this further example, any traffic channel of the Q cell frequency reuse pattern can be assigned via a control channel of the P cell frequency reuse pattern. In various examples, Q is greater than P, and cells in the Q cell frequency reuse pattern are smaller in size than cells in the P cell frequency reuse pattern. At least some of the cells of the Q cell frequency reuse pattern overlap one cell of the P cell frequency reuse pattern, and other cells of the Q cell frequency reuse pattern are P It can overlap multiple cells of the cell frequency reuse pattern.

一つの例では、前記基準は、衛星アンテナ基準、セルのサイズ及び周波数再利用パターンを含み、前記衛星アンテナ基準は、アンテナ利得及びサイドローブ抑圧を含む。この例では、セルの第一の層は、第一の周波数再利用パターンに配置された第一のサイズ（例えば、中間サイズ）のセルを含むことができ、アンテナ利得に最適化される。さらに、セルの前記第二の層は、異なる第二の周波数再利用パターンに配置される第二のサイズ（例えば、極小サイズ）のセルを含むことができ、サイドローブ抑圧に最適化される。この例では、前記第二のサイズのセルは、前記第一のサイズのセルよりもサイズが小さい。   In one example, the reference includes a satellite antenna reference, a cell size and a frequency reuse pattern, and the satellite antenna reference includes antenna gain and sidelobe suppression. In this example, the first layer of cells may include a first size (eg, medium size) cell arranged in a first frequency reuse pattern and is optimized for antenna gain. Furthermore, the second layer of cells can include cells of a second size (eg, minimal size) that are arranged in different second frequency reuse patterns and are optimized for sidelobe suppression. In this example, the second size cell is smaller in size than the first size cell.

一つの例では、前記複数のビームウェイトは、第三の組のビームウェイトをさらに含むことができる。この例では、それぞれ別個の第一の種類のユーザ端末、第二の種類のユーザ端末及び第三の種類のユーザ端末により通信に最適化された基準を有するセルのオーバーラップする第一の層、第二の層及び第三の層に配置されるセルに分割される地理的領域にわたって受信可能範囲を提供するセルラー通信システムの信号に、前記第三の組のビームウェイトをさらに適用するように構成される。先述と同様に、基準は、第一の組のビームウェイト、第二の組のビームウェイト及び第三の組のビームウェイトに反映される。   In one example, the plurality of beam weights may further include a third set of beam weights. In this example, a first layer of overlapping cells having criteria optimized for communication by a separate first type of user terminal, a second type of user terminal and a third type of user terminal, Configured to further apply the third set of beam weights to signals in a cellular communication system that provides coverage over a geographical area divided into cells located in the second and third layers. Is done. As before, the criteria are reflected in the first set of beam weights, the second set of beam weights, and the third set of beam weights.

さらなる例では、セルの前記第一の層及び第二の層は、異なる第一の周波数再利用パターン及び第二の周波数再利用パターンに配置される第一のサイズ（例えば、中間サイズ）のセル及び第二のサイズ（極小サイズ）のセルのそれぞれを含むことができ、アンテナ利得及びサイドローブ抑圧のそれぞれに最適化される。次いで、セルの前記第三の層は、異なる第三の周波数再利用パターンに配置される第三のサイズ（例えば、大きなサイズ）のセルを含むことができ、サイドローブ抑圧に最適化される。この例では、前記第一のサイズのセルは、前記第三のサイズのセルよりもサイズが小さく、かつ前記第二のサイズのセルは、前記第一のサイズのセルよりもサイズが小さいとすることができる。   In a further example, the first layer and the second layer of cells are cells of a first size (eg, intermediate size) arranged in different first frequency reuse patterns and second frequency reuse patterns. And a second size (minimum size) cell, each optimized for antenna gain and sidelobe suppression. The third layer of cells can then include cells of a third size (eg, large size) that are arranged in different third frequency reuse patterns and are optimized for sidelobe suppression. In this example, the first size cell is smaller in size than the third size cell, and the second size cell is smaller in size than the first size cell. be able to.

例示的実施形態の他の態様において、セルラー通信システムの無線受信可能範囲のオーバーラップセルのための方法が提供される。ここで説明される特徴、機能及び利点は、本発明の種々の実施形態で単独で実現可能であり、また、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解される、さらに別の実施形態で組み合わせが可能である。   In another aspect of the exemplary embodiment, a method is provided for radio coverage overlap cells of a cellular communication system. The features, functions, and advantages described herein may be implemented alone in various embodiments of the present invention, and further embodiments will be understood in further detail with reference to the following description and drawings. Can be combined.

本開示の実施形態は一般的な用語で述べられており、ここで添付図面を参照するが、これらは必ずしも正確な縮尺で描かれているわけではない。   Embodiments of the present disclosure are described in general terms and reference is now made to the accompanying drawings, which are not necessarily drawn to scale.

本発明の例示的実施形態によるセルラー通信システムを示す。1 illustrates a cellular communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の一つの例示的実施形態によるオーバーラップセルの３つの層の部分を含む地理的領域を示す。FIG. 4 illustrates a geographic region including three layer portions of an overlapping cell according to one exemplary embodiment of the present invention. 本発明の一つの例示的実施形態によるセルラー通信システムの概略的ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a cellular communication system according to one exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的実施形態の一つの態様によるオーバーラップする周波数再利用パターンにレイダウンされるビームを示す。FIG. 6 illustrates a beam laid down in an overlapping frequency reuse pattern according to one aspect of an exemplary embodiment of the invention. 本発明の例示的実施形態の一つの態様によるオーバーラップする周波数再利用パターンにレイダウンされるビームを示す。FIG. 6 illustrates a beam laid down in an overlapping frequency reuse pattern according to one aspect of an exemplary embodiment of the invention. 本発明の例示的実施形態の一つの態様によるオーバーラップする周波数再利用パターンにレイダウンされるビームを示す。FIG. 6 illustrates a beam laid down in an overlapping frequency reuse pattern according to one aspect of an exemplary embodiment of the invention. 本発明の例示的実施形態の態様の方法における種々の動作を含むフローチャートを示す。Fig. 4 shows a flowchart including various operations in a method of aspects of an exemplary embodiment of the invention. 本発明の例示的実施形態の態様の方法における種々の動作を含むフローチャートを示す。Fig. 4 shows a flowchart including various operations in a method of aspects of an exemplary embodiment of the invention.

添付図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態について、以下でより詳しく説明するが、添付図面には本発明のすべての実施形態が示されているわけではない。実際、本発明の種々の実施形態は、多くの異なる形態で実施可能であり、ここで説明される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ本発明が包括的で完全となるように、かつ当業者に本発明の範囲を十分に伝えるために、これらの実施形態が提供される。例えば、コンポーネントの寸法又はコンポーネント間の関係について、ここで言及される。これらの及び他の類似の関係は、工学的許容範囲などにより起こりうる変化を説明するために完全であるかもしれないし、又は近似的であるかもしれない。全体を通して、類似の参照番号は類似の要素を示す。   Several embodiments of the present invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings, which do not show all embodiments of the present invention. Indeed, the various embodiments of the invention may be practiced in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein; rather, the invention is inclusive and complete. These embodiments are provided so as to be sufficient and to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. For example, reference is made herein to component dimensions or relationships between components. These and other similar relationships may be complete or approximate to account for possible changes, such as due to engineering tolerances. Like reference numerals refer to like elements throughout.

本発明は、セルラー通信システムの無線受信可能範囲のオーバーラップセルに関する。本発明の例示的実施形態が、衛星通信システムを参照してここで示され、説明される。しかしながら、本発明はいかなる任意の数の他の種類のセルラー通信システムにも等しく適用可能であるということが理解されるべきである。例えば、種々の例示的実施形態は、基地局及びユーザ端末が衛星を利用せずに直接互いに通信する地上セルラー通信システムに等しく適用可能である。ここで述べられるように、「衛星」という用語は、一般性を含まずに使用され、他の種類の中継及び分配装置を含むことができ、種々の例では、陸上に配置されてもよく又はモバイルプラットフォーム（例えば、陸上車両、航空機、宇宙船、船舶）に搭載されてもよい。ゆえに、例示的実施形態の通信システムが一又は複数の「衛星」を含むとして示され説明されるが、用語は、一又は複数の中継及び分配装置を含むようにより広く使用される。   The present invention relates to an overlapping cell in a wireless coverage area of a cellular communication system. Exemplary embodiments of the present invention are shown and described herein with reference to a satellite communication system. However, it should be understood that the present invention is equally applicable to any number of other types of cellular communication systems. For example, the various exemplary embodiments are equally applicable to terrestrial cellular communication systems in which base stations and user terminals communicate directly with one another without using satellites. As described herein, the term “satellite” is used without generality and may include other types of relay and distribution equipment, and in various examples may be located on land or It may be mounted on a mobile platform (eg, land vehicle, aircraft, spacecraft, ship). Thus, although the communication system of the exemplary embodiment is shown and described as including one or more “satellite”, the term is more widely used to include one or more relay and distribution devices.

図１は、本発明の種々の例示的実施形態によるセルラー通信システム１００の一例を示す。示されるように、セルラー通信システムは、一又は複数の衛星１０２、一又は複数の衛星地上基地局１０４、及び複数のユーザ端末１０６を含む衛星通信システムである。以下でより詳細に説明されるように、ユーザ端末は、小さなサイズの携帯情報端末１０６ａ、中間サイズのポータブル端末及び車載端末１０６ｂ、及び／又は大きなサイズの航空機用端末及び船舶用端末１０６ｃなどの多様な異なる種類のものである。衛星は、基地局及び一又は複数のユーザ端末が配置される地理的領域１０８をカバーすることができる。基地局は、例えば、インターネット、公衆電話交換ネットワーク（ＰＳＴＮ）、地上波公共移動通信ネットワーク（ＰＬＭＮ）、企業ネットワーク及び政府ネットワークなどの私的ネットワーク、並びに／若しくは他のサーバ及びサービスなど、一又は複数のネットワーク１１０に結合される、若しくはそうでなければそれらの一部とすることができる。   FIG. 1 shows an example of a cellular communication system 100 according to various exemplary embodiments of the invention. As shown, the cellular communication system is a satellite communication system that includes one or more satellites 102, one or more satellite ground base stations 104, and a plurality of user terminals 106. As will be described in more detail below, user terminals may be a variety of devices such as small size portable information terminals 106a, medium size portable terminals and in-vehicle terminals 106b, and / or large size aircraft terminals and ship terminals 106c. Are of different types. A satellite may cover a geographical area 108 in which base stations and one or more user terminals are located. The base station may be one or more such as, for example, the Internet, a public switched telephone network (PSTN), a terrestrial public mobile communication network (PLMN), a private network such as a corporate network and a government network, and / or other servers and services. Network 110, or otherwise part of them.

種々の例では、衛星１０２及び基地局１０４は、ユーザ端末１０６とネットワーク１１０との間の通信を可能にする。この点で、基地局は、ネットワークから情報（例えば、データ）を受信し、衛星に情報を伝達することができる。衛星は、次にスポットビームの一又は複数のユーザ端末に情報を送信又は中継することができる。反対に、例えば、衛星は、ユーザ端末から情報を受信し、基地局に情報を伝達し、基地局は同様に情報をネットワークに送信又は中継することもできる。この種の通信は、ときに「ベントパイプ」通信と呼ばれることもある。しかしながら、例示的実施形態はまた、搭載パケット交換を有するものなど、他の種類の衛星システムにも適用可能である。   In various examples, satellite 102 and base station 104 allow communication between user terminal 106 and network 110. In this regard, the base station can receive information (eg, data) from the network and communicate the information to the satellite. The satellite can then transmit or relay information to one or more user terminals of the spot beam. Conversely, for example, a satellite can receive information from a user terminal and communicate information to a base station, which can similarly transmit or relay information to the network. This type of communication is sometimes referred to as “bent pipe” communication. However, the exemplary embodiments are also applicable to other types of satellite systems, such as those with on-board packet switching.

衛星１０２は、複数のセルに分割される地理的領域１０８にわたって受信可能範囲を形成するビームレイダウンを提供する任意の数のスポットビームを用いることができる。一つの例におけるビームは、セルラー通信システムのそれぞれのセルをカバーすることができる。各ビームには、衛星の周波数再利用パターンに一致するパターンを作り出すためにいくつかのビーム証印（ｉｎｄｉｃｉａ）が割り当てられる。いくつかの例では、ビーム証印は色又はセルであってもよく、若しくはアルファベット文字、数字又はアルファベットと数字を組み合わせた文字であってもよい。本発明の例示的実施形態によれば、衛星は、２以上のセルについて同時に同一の周波数を使用することができる。すなわち、衛星は、同一の色の異なるビームにおいて同一の周波数を再利用することができる。一つの例では、再利用距離は、一つのビームの中心から同一の色の別のビーム端までとして測定される。   The satellite 102 may use any number of spot beams that provide beam laydowns that form a coverage area over a geographical area 108 that is divided into multiple cells. The beam in one example can cover each cell of the cellular communication system. Each beam is assigned several beam indicia to create a pattern that matches the satellite's frequency reuse pattern. In some examples, the beam indicium may be a color or cell, or may be an alphabetic character, a number, or a combination of letters and numbers. According to an exemplary embodiment of the present invention, a satellite can use the same frequency for two or more cells simultaneously. That is, the satellite can reuse the same frequency in different beams of the same color. In one example, the reuse distance is measured from the center of one beam to another beam end of the same color.

背景技術の節で説明されたように、現在のセルラー通信システムは、システム制約の範囲内に留まるもので、多様な種類のユーザ端末のためのサービスを最適化する際に多くの課題にしばしば直面する。システムは、高い衛星アンテナ利得などの異なる衛星アンテナ基準から反対に恩恵を受けることができるように音声及びデータを同時に提供するための高いシステム能力、及び高い信号対干渉比を提供するための高いサイドローブ抑圧をしばしば必要とする。また、異なる種類のユーザ端末１０６は、時おり対向する別の衛星アンテナ基準を必要とする。これらの異なる種類のユーザ端末は、異なる周波数再利用パターン及び／又はセルのサイズからさらに恩恵を受けることができる。小さなサイズの携帯情報端末１０６ａは、概して音声及び低速データサービスを提供し、低利得の小さなアンテナを備えることができる。これらの端末は、衛星１０２とのリンクを閉じるために高い衛星アンテナ利得から恩恵を受けることができ、かつ中間サイズのセルを有する中間から高次周波数再利用からも恩恵を受けることができる。   As explained in the background section, current cellular communication systems remain within system constraints and often face many challenges in optimizing services for various types of user terminals. To do. The system has a high system capacity to provide voice and data simultaneously, and a high side to provide a high signal-to-interference ratio, so that it can benefit from different satellite antenna references, such as high satellite antenna gain. Often requires lobe suppression. Also, different types of user terminals 106 sometimes require different opposing satellite antenna references. These different types of user terminals can further benefit from different frequency reuse patterns and / or cell sizes. The small size personal digital assistant 106a generally provides voice and low speed data services and can be equipped with a small antenna with low gain. These terminals can benefit from high satellite antenna gain to close the link with the satellite 102, and can also benefit from medium to high order frequency reuse with medium sized cells.

中間サイズのポータブル端末及び車載端末１０６ｂは、概して高速データサービスを提供することができる。これらの端末は、しばしば高いサイドローブ抑圧から恩恵を受け、対応する高い信号対干渉比を提供する。また、これらの端末は、衛星によりカバーされる地理的領域にわたった高密度のユーザ基地によりしばしば特徴づけられ、高次周波数再利用から恩恵を受け、高速データサービスを極小サイズのセルを有するそれのユーザ基地に提供することができる。その一方、大きなサイズの航空機用端末及び船舶用端末１０６ｃは、しばしば低密度ユーザ基地により特徴づけられ、かつ低次周波数再利用から恩恵を受けることができる。さらに、具体的に航空機用端末は、しばしば高速で移動するため、大きなサイズのセルから恩恵を受け、地理的領域上を飛行する際にビーム間ハンドオーバーの頻度を減らすことができる。   The medium-sized portable terminal and the in-vehicle terminal 106b can generally provide a high-speed data service. These terminals often benefit from high sidelobe suppression and provide a corresponding high signal-to-interference ratio. These terminals are also often characterized by a high density user base over the geographical area covered by the satellite, benefiting from higher-order frequency reuse and providing high-speed data services with extremely small cells. Can be provided to any user base. On the other hand, large size aircraft terminals and marine terminals 106c are often characterized by low density user bases and can benefit from low order frequency reuse. Furthermore, specifically aircraft terminals often move at high speeds, thus benefiting from large sized cells and reducing the frequency of inter-beam handovers when flying over a geographical area.

従来のセルラー通信システムは、地理的領域にわたる受信可能範囲に単一の周波数再利用パターンに配置される等しいサイズのセルの単一の層を提供する。システムは、例えば、衛星アンテナ利得、サイドローブ抑圧（信号対干渉比）、又はそれらには及ばないもののそれら両方の何らかの組み合わせなど、任意の数の異なる衛星アンテナ基準に最適化され、大きな領域ごとに常に一種類の最適化がなされる。また、セルのサイズ及び周波数再利用パターンは、セルの単一層により設定されてもよい。衛星アンテナ基準、セルのサイズ及び／又は周波数再利用パターンを含むこれらの基準は、一種類のサービス（音声、データ）及び／又はユーザ端末１０６に最適化されてもよい。他方で、他の種類のサービス及び／又はユーザ端末は、次善の性能にならざるを得ないかもしれない。   Conventional cellular communication systems provide a single layer of equally sized cells that are arranged in a single frequency reuse pattern in coverage over a geographic region. The system is optimized for any number of different satellite antenna references, such as satellite antenna gain, sidelobe suppression (signal-to-interference ratio), or some combination of both, but not for each large area. There is always one kind of optimization. Also, the cell size and frequency reuse pattern may be set by a single layer of cells. These criteria, including satellite antenna criteria, cell size and / or frequency reuse pattern, may be optimized for one type of service (voice, data) and / or user terminal 106. On the other hand, other types of services and / or user terminals may have to have sub-optimal performance.

本発明の例示的実施形態のセルラー通信システム１００は、ゆえにそれぞれ異なる種類のサービス及び／又はユーザ端末１０６に最適化されるオーバーラップセルの多重層を提供することができる。例えば、セルラー通信システムは、それぞれ異なる種類のサービス及び／又はユーザ端末についての基準（例えば、衛星アンテナ基準、セルのサイズ及び／又は周波数再利用パターン）を最適化することができる。いくつかの例では、層により最適化されるすべての基準は、別の層により最適化される基準とは異なってもよい。いくつかの例では、層により最適化されるすべてとは限らないが少なくともいくつかの基準は、別の層により最適化される同一の基準とすることができる。異なる基準を最適化するオーバーラップセルの多重層を提供することにより、本発明の例示的実施形態のセルラー通信システムは、妥協なく同一の地理的領域１０８の異なる種類の端末にサービスを提供することができる。   The cellular communication system 100 of the exemplary embodiment of the present invention can thus provide multiple layers of overlapping cells that are each optimized for different types of services and / or user terminals 106. For example, a cellular communication system can optimize criteria for different types of services and / or user terminals (eg, satellite antenna criteria, cell size and / or frequency reuse pattern). In some examples, all criteria optimized by a layer may be different from criteria optimized by another layer. In some examples, but not all, optimized by a layer, at least some criteria can be the same criteria optimized by another layer. By providing multiple layers of overlapping cells that optimize different criteria, the cellular communication system of the exemplary embodiment of the present invention can serve different types of terminals in the same geographic region 108 without compromise. Can do.

図２は、本発明の一つの例示的実施形態によるオーバーラップセルの３つの層の部分を含む地理的領域２００を示す。示されるように、システムは、第一の方法で最適化される衛星アンテナ基準で第一の周波数再利用パターンに配置される第一のサイズのセル２０４を含む第一の層２０２、及び第二の方法で最適化された衛星アンテナ基準で第二の周波数再利用パターンに配置される第二のサイズのセル２０８を含む第二の層２０６を提供することができる。第三の層２１０は、第三の方法で最適化される衛星アンテナ基準で第三の周波数再利用パターンに配置される第三のサイズのセル２１２を含むことができる。一つの例では、第一の周波数再利用パターンは、第二の周波数再利用パターンより低次であるが、第三の周波数再利用パターンよりも高次であるとすることができる。同様に、一つの例では、第一のサイズのセルは、第二のサイズのセルよりも大きく、第三のサイズのセルよりも小さくすることができる。さらに、一つの例では、一又は複数の衛星アンテナ基準は、セルの一又は複数の層間で異なってもよい。   FIG. 2 illustrates a geographic region 200 that includes portions of three layers of overlapping cells according to one exemplary embodiment of the present invention. As shown, the system includes a first layer 202 including a first size cell 204 arranged in a first frequency reuse pattern with a satellite antenna reference optimized in a first manner, and a second A second layer 206 can be provided that includes cells 208 of a second size arranged in a second frequency reuse pattern with a satellite antenna reference optimized in this manner. The third layer 210 can include a third size cell 212 that is arranged in a third frequency reuse pattern with a satellite antenna reference that is optimized in a third manner. In one example, the first frequency reuse pattern is lower order than the second frequency reuse pattern, but may be higher order than the third frequency reuse pattern. Similarly, in one example, a first size cell can be larger than a second size cell and smaller than a third size cell. Further, in one example, the one or more satellite antenna references may be different between one or more layers of the cell.

より具体的な例では、第一の層２０２は、小さなサイズの携帯情報端末１０６ａについての基準を最適化することができる。セルの第一の層は、第一の周波数再利用パターン（例えば、７色パターン）に配置された中間サイズのセル２０４を含むことができ、アンテナ利得に最適化される。第二の層２０６は、中間サイズのポータブル端末及び車載端末１０６ｂの基準を最適化することができる。セルの第二の層は、異なる第二の周波数再利用パターン（例えば、２８色パターン）に配置される極小サイズのセル２０８を含むことができ、サイドローブ抑圧に最適化される。第三の層２１０は、大きなサイズの航空機用端末及び船舶用端末１０６ｃについての基準を最適化することができる。セルの第三の層は、異なる第三の周波数再利用パターン（例えば、４色パターン）に配置される大きなサイズのセル２１２を含むことができ、サイドローブ抑圧に最適化される。   In a more specific example, the first layer 202 can optimize the criteria for a small size personal digital assistant 106a. The first layer of cells can include medium size cells 204 arranged in a first frequency reuse pattern (eg, a 7-color pattern) that is optimized for antenna gain. The second layer 206 can optimize the criteria for the medium size portable terminal and the in-vehicle terminal 106b. The second layer of cells can include minimally sized cells 208 that are arranged in different second frequency reuse patterns (eg, 28 color patterns) and are optimized for sidelobe suppression. The third layer 210 can optimize the criteria for large size aircraft terminals and ship terminals 106c. The third layer of cells can include large sized cells 212 arranged in different third frequency reuse patterns (eg, a four color pattern) and is optimized for sidelobe suppression.

図３は、一つの例において、図１のセルラー通信システム１００に対応するセルラー通信システム３００をより具体的に示す。示されるように、セルラー通信システムは、一又は複数の衛星３０２、一又は複数の衛星地上基地局又はゲートウェイ局３０４及び複数のユーザ端末３０６を備えることができ、一つの例では、衛星１０２、地上基地局１０４及びユーザ端末１０６のそれぞれに対応することができる。ゲートウェイ局は、一又は複数のネットワーク３０８（例えば、ネットワーク１１０）から情報（例えば、データ）を受信し、一又は複数のフィーダーリンク３１０により衛星に情報を伝達することができる。示されるように、ゲートウェイ局は、ネットワークと通信することができるように構成されたゲートウェイサブシステム又は衛星地上基地サブシステム（ＳＢＳＳ）及びコアネットワーク（ＣＮ）３１２を備えることができ、衛星と通信することができるように構成された無線周波数（ＲＦ）装置（ＲＦＥ）３１４を備えてもよい。さらに以下で説明されるように、ゲートウェイ局は、地上ベースのビームフォーマ（ＧＢＢＦ）を含むことができる。  FIG. 3 illustrates in more detail a cellular communication system 300 that, in one example, corresponds to the cellular communication system 100 of FIG. As shown, the cellular communication system may comprise one or more satellites 302, one or more satellite ground base stations or gateway stations 304 and a plurality of user terminals 306, in one example, satellite 102, ground Each of the base station 104 and the user terminal 106 can be supported. The gateway station can receive information (eg, data) from one or more networks 308 (eg, network 110) and communicate information to the satellites via one or more feeder links 310. As shown, the gateway station may comprise a gateway subsystem or a satellite terrestrial base subsystem (SBSS) and a core network (CN) 312 configured to be able to communicate with the network and communicate with the satellite. There may be a radio frequency (RF) device (RFE) 314 configured to be able to. As described further below, the gateway station may include a ground based beamformer (GBBF).

衛星３０２は、ゲートウェイ局３０４から一又は複数のユーザ端末３０６に、及びそれとは逆に情報を送信又は中継することができる。衛星は、アンテナ給電装置（又は給電素子）のアレーを含むアンテナシステムを運び、かつ位相アレー又は反射装置を含むことができる通信プラットフォーム３１６を含むことができる。この給電アレーは、ゲートウェイ局３０４から情報を受信し、一又は複数のユーザリンクによりスポットビーム３１８の一又は複数のユーザ端末３０６に情報を送信又は中継するように構成される。種々の例では、通信プラットフォームは、ユーザ端末とのユーザリンクを「閉じる」ためにアンテナ利得を適用するように構成された適切な電気回路をさらに含むことができる。   The satellite 302 can transmit or relay information from the gateway station 304 to one or more user terminals 306 and vice versa. The satellite can carry an antenna system that includes an array of antenna feeds (or feed elements) and can include a communication platform 316 that can include a phase array or reflector. The feed array is configured to receive information from the gateway station 304 and transmit or relay information to one or more user terminals 306 of the spot beam 318 via one or more user links. In various examples, the communication platform may further include appropriate electrical circuitry configured to apply antenna gain to “close” the user link with the user terminal.

衛星３０２は、複数のセルに分割される地理的領域（例えば、地理的領域１０８）にわたって受信可能範囲を形成するビームレイダウンを提供する任意の数のスポットビームを用いることができる。この指向送信又は指向受信を少なくとも部分的に促すために、セルラー通信システム３００は、ビーム係数、ビームウェイトなどに従い各給電素子への各径路の振幅及び位相を調節するように構成されるビームフォーマを備えることができる。ビームフォーマは、それゆえにビームフォーマのそれぞれのポート（「ビームポート」と呼ばれることもある）を介して衛星へ出力されるビームを生成することができる。ビームフォーマは、衛星に搭載されて実施されてもよく、又は示されるように、ＧＢＢＦ３２０としてゲートウェイ局で実施されてもよい。   The satellite 302 can use any number of spot beams that provide a beam laydown that forms a coverage area over a geographic area (eg, geographic area 108) that is divided into multiple cells. In order to at least partially facilitate this directional transmission or directional reception, the cellular communication system 300 includes a beamformer configured to adjust the amplitude and phase of each path to each feed element according to beam coefficients, beam weights, and the like. Can be provided. The beamformer can therefore generate a beam that is output to the satellite via the respective port of the beamformer (sometimes referred to as a “beam port”). The beamformer may be implemented onboard a satellite or may be implemented at the gateway station as GBBF 320 as shown.

一つの例では、セルの多重層についての基準が、それぞれのビームウェイト又は組のビームウェイトに反映される。一つの例では、ビームウェイトは、一又は複数のビームウェイト生成器（ＢＷＧ）３２２により任意の数の異なる方法で生成され、一般性を失わなければ、アンテナ最適化ツールであってもよく、又はそうでなければアンテナ最適化ツールを含んでもよい。ビームフォーマ同様に、ＢＷＧは、衛星３０２に搭載されて又はゲートウェイ局３０４で実施され、一つの例では、ＢＷＧは、層ごとにＢＷＧを含んでもよい。ビームウェイトは、ＧＢＢＦ３２０に読み込まれてもよく又はそうでなければＧＢＢＦ３２０により受信されてもよく、次いでＧＢＢＦ３２０でビームウェイトを使用して、セルのそれぞれの層に対応するビームの多重層を形成することができる。ＧＢＢＦは、それぞれのビームポートを介して衛星に多重層のビームを出力することができる。一つの例では、ビームポートは、層の各セルがそれぞれのビームポートに関連付けられた状態で、セルのそれぞれの層のビームポートの組に分割される。   In one example, the criteria for multiple layers of cells are reflected in each beam weight or set of beam weights. In one example, the beam weights may be generated in any number of different ways by one or more beam weight generators (BWG) 322 and may be an antenna optimization tool, provided that it does not lose generality, or Otherwise, an antenna optimization tool may be included. Similar to the beamformer, the BWG is mounted on the satellite 302 or implemented at the gateway station 304, and in one example, the BWG may include a BWG for each layer. The beam weights may be read into the GBBF 320 or otherwise received by the GBBF 320, and the beam weights are then used at the GBBF 320 to form multiple layers of beams corresponding to the respective layers of the cell. Can do. The GBBF can output multiple layers of beams to the satellite via respective beam ports. In one example, the beam port is divided into a set of beam ports for each layer of cells, with each cell of the layer associated with a respective beam port.

一つの例では、ユーザ端末３０６の種類は、それぞれの組のビームポートに割り当てられ、それゆえにセルのそれぞれの層に割り当てられる。この割り当ては、基準が最適化されるセルの層に各種類のユーザ端末を割り当てるために行われる。一つの例では、割り当てはリソース配分計画に従って行われるが、オフラインで生成され定期的に更新される。割り当てにおいて、異なる種類のユーザ端末は、先に述べられた方法など、任意の数の異なる方法のいずれにおいても区別される。一つのより具体的な例では、異なる種類のユーザ端末は、ＧＥＯモバイル無線インターフェース（ＧＭＲ）規格により定義される端末種類に従って区別される。   In one example, the type of user terminal 306 is assigned to each set of beam ports and hence to each layer of the cell. This assignment is made in order to assign each type of user terminal to the cell layer for which the criterion is optimized. In one example, the allocation is made according to a resource allocation plan, but is generated offline and updated regularly. In the assignment, different types of user terminals are distinguished in any number of different ways, such as those mentioned above. In one more specific example, different types of user terminals are distinguished according to terminal types defined by the GEO Mobile Radio Interface (GMR) standard.

順方向において、ネットワーク３０８からの信号は、ＳＢＳＳ及びＣＮ３１２を介してＧＢＢＦ３２０に送信される。ＧＢＢＦは、適切なビームウェイト又は組のビームウェイトを信号に適用し、次いでＲＦＥ３１４を介して衛星３０２に信号を転送することができる。衛星は、次いで、受信可能範囲エリアのスポットビーム３１８の適切なユーザ端末３０６に信号を提供することができる。戻り方向において、ＧＢＢＦは、ユーザ端末から衛星及びＲＦＥを介して信号を受信することができる。ＧＢＢＦは、適切なビームウェイト又は組のビームウェイトを使用してこれらのユーザ信号を強化することができ、この状態は処理及びルーチンのためのネットワークまで続く。特に、セルの層は、ＧＢＢＦに対しては透明であり、層への関連付けの具体的な知識がなくても、ビームウェイト又は組のビームウェイトを適用することができる。しかしながら、ＧＢＢＦは、セルの層を支持するために十分なビームポートを必要とする。   In the forward direction, signals from network 308 are sent to GBBF 320 via SBSS and CN 312. The GBBF can apply an appropriate beam weight or set of beam weights to the signal and then forward the signal to the satellite 302 via the RFE 314. The satellite can then provide a signal to the appropriate user terminal 306 of the spot beam 318 in the coverage area. In the return direction, the GBBF can receive signals from the user terminal via satellite and RFE. The GBBF can enhance these user signals using an appropriate beam weight or set of beam weights, and this state continues to the network for processing and routines. In particular, the cell layer is transparent to GBBF, and a beam weight or set of beam weights can be applied without specific knowledge of the association to the layer. However, GBBF requires sufficient beam ports to support the cell layers.

ここで簡単に図１に戻ると、セルラー通信システム１００は、いかなる任意の数の異なる方法でもセルの層をオーバーラップするように構成される。種々の例では、ビームは、セルラー通信システムの制御チャネル及びトラフィックチャネルの通信（送信又は受信）を支持することができる。一つの例では、システムは、制御チャネル及びトラフィックチャネルのためのより効率的な周波数再利用スキームによりシステム容量を増やすことができる。例示的実施形態によれば、高次周波数再利用パターンがトラフィック容量を増やすために使用される一方で、別の方法で高次再利用パターンに関連付けられる制御チャネルのオーバーヘッドを避けることができる。   Returning briefly to FIG. 1, cellular communication system 100 is configured to overlap layers of cells in any number of different ways. In various examples, the beam may support communication (transmission or reception) of control and traffic channels of a cellular communication system. In one example, the system can increase system capacity with a more efficient frequency reuse scheme for control and traffic channels. According to an exemplary embodiment, higher order frequency reuse patterns may be used to increase traffic capacity, while avoiding control channel overhead associated with higher order reuse patterns in other ways.

例示的実施形態の一つの態様によれば、セルラー通信システム１００は、Ｐセル及びＱセルの周波数再利用パターンそれぞれにおいて２層のオーバーラップセルを提供するように構成される。Ｐセル周波数再利用パターンは、セルラー通信システムのトラフィックチャネル及び制御チャネルの通信のためのもの、Ｑセル周波数再利用パターンは、セルラー通信システムの制御チャネルを除く（含まない）トラフィックチャネルの通信のためのもの、とすることができる。   According to one aspect of the exemplary embodiment, the cellular communication system 100 is configured to provide two layers of overlapping cells in each of the P cell and Q cell frequency reuse patterns. The P cell frequency reuse pattern is for traffic channel and control channel communication of the cellular communication system, and the Q cell frequency reuse pattern is for traffic channel communication excluding (not including) the control channel of the cellular communication system. Stuff.

一つの例では、ＱはＰよりも大きく、Ｑセル周波数再利用パターンのセルはＰセル周波数再利用パターンのセルよりもサイズが小さいとしてもよい。一つの例では、Ｑセル周波数再利用パターンのセルのうちの少なくともいくつかは、Ｐセル周波数再利用パターンの一つのセルにオーバーラップすることができ、Ｑセル周波数再利用パターンの他のセルは、Ｐセル周波数再利用パターンの複数のセルにオーバーラップすることができる。図４、図５及び図６は、Ｐ＝４かつＱ＝１６である上述の態様の一つの例を示す。この点で、図４は、セルの一つの層の４セル周波数再利用パターン４００を示し、図５は、セルの別の層の１６セル周波数再利用パターン５００を示し、図６は、１６セル周波数再利用パターンが４セル周波数再利用パターンをオーバーラップする一つの例示的方法を示す。この例により示されるように、１６セル周波数再利用パターンのトラフィックチャネルは、４セル周波数再利用パターンのみの制御チャネルによりカバーされる。   In one example, Q may be greater than P, and cells in the Q cell frequency reuse pattern may be smaller in size than cells in the P cell frequency reuse pattern. In one example, at least some of the cells in the Q cell frequency reuse pattern can overlap one cell in the P cell frequency reuse pattern, and the other cells in the Q cell frequency reuse pattern are , P cell frequency reuse patterns can overlap multiple cells. 4, 5 and 6 show one example of the above-described embodiment where P = 4 and Q = 16. In this regard, FIG. 4 shows a 4-cell frequency reuse pattern 400 for one layer of cells, FIG. 5 shows a 16-cell frequency reuse pattern 500 for another layer of cells, and FIG. FIG. 4 illustrates one exemplary method for frequency reuse patterns to overlap 4-cell frequency reuse patterns. FIG. As shown by this example, a traffic channel with a 16 cell frequency reuse pattern is covered by a control channel with only a 4 cell frequency reuse pattern.

例示的実施形態のこの態様によれば、Ｐセル周波数再利用パターンを含むセルの層のいかなるトラフィックチャネルも、Ｑセル周波数再利用パターンを含むセルの他の層の制御チャネルを通して割り当てられる。図１のセルラー通信システム１００の場合には、Ｐセル周波数再利用パターンのセル内の基地局１０４又はユーザ端末１０６は、モバイル局又はユーザ端末の場所に基づくなどして、Ｐセル周波数再利用パターンのそれぞれのセルをオーバーラップするＱセル周波数再利用パターンのセルのトラフィックチャネルに、それぞれの制御チャネルを通して割り当てられる。場所は、全地球測位システム（ＧＰＳ）、補助ＧＰＳ（Ａ-ＧＰＳ）などにより、理解され又は判定される。この例のセルラー通信システムは、ゆえにＱセル周波数再利用パターンをトラフィックチャネルに提供することができるが、それぞれのトラフィックチャネルをカバーする制御チャネルにはわずかなＰセル周波数再利用パターンを必要とするだけである。この態様でのさらなる情報については、２０１３年１月４日出願の米国特許出願番号１３／７３４，０３０、表題：無線受信可能範囲の千鳥格子状配置セル（Ｓｔａｇｇｅｒｅｄ Ｃｅｌｌｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｖｅｒａｇｅ）を参照されたい。   According to this aspect of the exemplary embodiment, any traffic channel in the cell layer that includes the P cell frequency reuse pattern is assigned through the control channel in the other layer of the cell that includes the Q cell frequency reuse pattern. In the case of the cellular communication system 100 of FIG. 1, the base station 104 or user terminal 106 in the cell of the P cell frequency reuse pattern may be based on the location of the mobile station or user terminal, etc. Are assigned to the traffic channels of the cells of the Q cell frequency reuse pattern that overlap the respective cells through the respective control channels. The location is understood or determined by a global positioning system (GPS), an auxiliary GPS (A-GPS), or the like. The cellular communication system of this example can thus provide a Q cell frequency reuse pattern for the traffic channels, but only a small P cell frequency reuse pattern is required for the control channel covering each traffic channel. It is. For further information on this aspect, see US patent application Ser. No. 13 / 734,030, filed Jan. 4, 2013, entitled: Staggered Cells for Wireless Coverage Coverage. I want.

図７は、本発明の例示的実施形態の一つの態様の方法７００における種々の動作を含むフローチャートを示す。ブロック７０２、７０４に示されるように、この態様の方法は、少なくとも第一の組のビームウェイト及び第二の組のビームウェイトを含む複数のビームウェイトを生成すること、及び第一の組のビームウェイト及び第二の組のビームウェイトをセルラー通信システムの信号に適用することを含む。セルラー通信システムは、それぞれ別個の第一の種類のユーザ端末及び第二の種類のユーザ端末により通信に最適化される基準を有するセルのオーバーラップする第一の層及び第二の層に配置されるセルに分割される地理的領域にわたって受信可能範囲を提供する。この点で、基準は第一の組のビームウェイト及び第二の組のビームウェイトに反映される。   FIG. 7 shows a flowchart including various operations in a method 700 of one aspect of an exemplary embodiment of the invention. As shown in blocks 702, 704, the method of this aspect generates a plurality of beam weights including at least a first set of beam weights and a second set of beam weights, and the first set of beams. Applying weights and a second set of beam weights to the signal of the cellular communication system. Cellular communication systems are located in overlapping first and second layers of cells having criteria optimized for communication by separate first type user terminals and second type user terminals, respectively. Provides coverage over a geographic area that is divided into cells. In this regard, the criteria are reflected in the first set of beam weights and the second set of beam weights.

図８は、本発明の例示的実施形態の一つの態様の方法８００における種々の動作を含むフローチャートを示す。ブロック８０２、８０４に示されるように、この態様の方法は、ビームがオーバーラップするＰセル及びＱセルの周波数再利用パターンにレイダウンされた状態で、セルラー通信システムのそれぞれのセルをカバーするアンテナシステムのビームをレイダウンすることを含む。Ｐセル周波数再利用パターンは、セルラー通信システムの制御チャネルの通信のためのもの、Ｑセル周波数再利用パターンは、セルラー通信システムの制御チャネルを除くトラフィックチャネルの通信のためのもの、とすることができる。この態様によれば、Ｑセル周波数再利用パターンの任意のトラフィックチャネルは、Ｐセル周波数再利用パターンの制御チャネルを介して割り当て可能である。   FIG. 8 shows a flowchart including various operations in method 800 of an aspect of an exemplary embodiment of the invention. As shown in blocks 802, 804, the method of this aspect includes an antenna system that covers each cell of a cellular communication system with the beam laid down to a frequency reuse pattern of overlapping P and Q cells. Laying down the beam. The P cell frequency reuse pattern may be for communication of a control channel of a cellular communication system, and the Q cell frequency reuse pattern may be for communication of a traffic channel excluding the control channel of the cellular communication system. it can. According to this aspect, any traffic channel of the Q cell frequency reuse pattern can be assigned via the control channel of the P cell frequency reuse pattern.

さらに、本発明は、以下の条項による実施形態を含む。   Furthermore, the present invention includes embodiments according to the following clauses.

条項１
少なくとも第一の組のビームウェイト及び第二の組のビームウェイトを含む複数のビームウェイトを生成するように構成されたビームウェイト生成器、及び
ビームウェイト生成器に結合され、それぞれ別個の第一の種類のユーザ端末及び第二の種類のユーザ端末により通信に最適化された基準を有するセルのオーバーラップする第一の層及び第二の層に配置されるセルに分割される地理的領域にわたって受信可能範囲を提供するセルラー通信システムの信号に、前記第一の組のビームウェイト及び前記第二の組のビームウェイトを適用するように構成されたビームフォーマであって、前記基準は前記第一の組のビームウェイト及び前記第二の組のビームウェイトに反映される、ビームフォーマを備えるシステム。 Article 1
A beam weight generator configured to generate a plurality of beam weights including at least a first set of beam weights and a second set of beam weights; and Reception over a geographical region divided into cells arranged in overlapping first and second layers of cells having a reference optimized for communication by a type of user terminal and a second type of user terminal A beamformer configured to apply the first set of beam weights and the second set of beam weights to a signal of a cellular communication system providing a possible range, wherein the reference is the first set of beam weights; A system comprising a beamformer reflected in a set of beam weights and the second set of beam weights.

条項２
前記基準は、衛星アンテナ利得及びサイドローブ抑圧を含み、かつ
セルの前記第一の層及び前記第二の層は、異なるアンテナ利得及びサイドローブ抑圧を有し、セルの前記第一の層はアンテナ利得に最適化され、セルの前記第二の層はサイドローブ抑圧に最適化される、条項１に記載のシステム。 Article 2
The reference includes satellite antenna gain and sidelobe suppression, and the first layer and the second layer of the cell have different antenna gain and sidelobe suppression, and the first layer of the cell is an antenna The system of clause 1, wherein the system is optimized for gain and the second layer of cells is optimized for sidelobe suppression.

条項３
前記基準はセルのサイズを含み、
セルの前記第一の層は第一のサイズのセルを含み、セルの前記第二の層は異なる第二のサイズのセルを含む、条項１に記載のシステム。 Article 3
The criteria includes cell size;
The system of clause 1, wherein the first layer of cells includes cells of a first size and the second layer of cells includes cells of a different second size.

条項４
前記基準は、周波数再利用パターンを含み、
セルの前記第一の層のセルは第一の周波数再利用パターンに配置され、セルの前記第一の層のセルは異なる第二の周波数再利用パターンに配置される、条項１に記載のシステム。 Article 4
The criteria includes a frequency reuse pattern;
The system of clause 1, wherein the cells of the first layer of cells are arranged in a first frequency reuse pattern and the cells of the first layer of cells are arranged in a different second frequency reuse pattern. .

条項５
セルの前記第一の層及び前記第二の層はオーバーラップするＰセル及びＱセルの周波数再利用パターンに配置され、Ｐセル周波数再利用パターンは制御チャネルの通信のためのものであり、Ｑセル周波数再利用パターンは制御チャネルを除くトラフィックチャネルの通信のためのものであり、
前記Ｑセル周波数再利用パターンの任意のトラフィックチャネルは、前記Ｐセル周波数再利用パターンの制御チャネルを介して割り当て可能である、条項４に記載のシステム。 Article 5
The first layer and the second layer of cells are arranged in an overlapping P cell and Q cell frequency reuse pattern, the P cell frequency reuse pattern is for control channel communication, and Q The cell frequency reuse pattern is for communication of traffic channels except the control channel,
5. The system of clause 4, wherein any traffic channel of the Q cell frequency reuse pattern can be assigned via a control channel of the P cell frequency reuse pattern.

条項６
ＱはＰよりも大きく、かつ前記Ｑセル周波数再利用パターンのセルは、前記Ｐセル周波数再利用パターンのセルよりもサイズが小さい、条項５に記載のシステム。 Article 6
6. The system of clause 5, wherein Q is greater than P and cells of the Q cell frequency reuse pattern are smaller in size than cells of the P cell frequency reuse pattern.

条項７
前記Ｑセル周波数再利用パターンの前記セルのうちの少なくともいくつかは、前記Ｐセル周波数再利用パターンの一つのセルにオーバーラップし、かつ前記Ｑセル周波数再利用パターンの他のセルは、前記Ｐセル周波数再利用パターンの複数のセルにオーバーラップする、条項５に記載のシステム。 Article 7
At least some of the cells of the Q cell frequency reuse pattern overlap one cell of the P cell frequency reuse pattern, and other cells of the Q cell frequency reuse pattern are P 6. The system of clause 5, wherein the system overlaps multiple cells of a cell frequency reuse pattern.

条項８
前記基準は、衛星アンテナ基準、セルのサイズ及び周波数再利用パターンを含み、前記衛星アンテナ基準は、アンテナ利得及びサイドローブ抑圧を含み、
セルの前記第一の層は、第一の周波数再利用パターンに配置された第一のサイズのセルを含み、かつアンテナ利得に最適化され、セルの前記第二の層は、異なる第二の周波数再利用パターンに配置された第二のサイズのセルを含み、かつサイドローブ抑圧に最適化され、
前記第二のサイズのセルは、前記第一のサイズのセルよりもサイズが小さい、条項１に記載のシステム。 Article 8
The reference includes a satellite antenna reference, cell size and frequency reuse pattern, the satellite antenna reference includes antenna gain and sidelobe suppression,
The first layer of cells includes a first size cell arranged in a first frequency reuse pattern and is optimized for antenna gain, wherein the second layer of cells is a different second Including a second sized cell arranged in a frequency reuse pattern and optimized for sidelobe suppression;
The system of clause 1, wherein the second size cell is smaller in size than the first size cell.

条項９
前記複数のビームウェイトは第三の組のビームウェイトをさらに含み、
前記ビームフォーマは、それぞれ別個の第一の種類のユーザ端末、第二の種類のユーザ端末及び第三の種類のユーザ端末により通信に最適化された基準を有するセルのオーバーラップする第一の層、第二の層及び第三の層に配置されるセルに分割される地理的領域にわたって受信可能範囲を提供するセルラー通信システムの信号に、前記第三の組のビームウェイトをさらに適用するように構成され、前記基準は前記第一の組のビームウェイト、前記第二の組のビームウェイト及び前記第三の組のビームウェイトに反映される、条項１に記載のシステム。 Article 9
The plurality of beam weights further includes a third set of beam weights;
The beamformer comprises a first layer of overlapping cells having a reference optimized for communication by a first type of user terminal, a second type of user terminal and a third type of user terminal, respectively. Further applying the third set of beam weights to signals in a cellular communication system that provides coverage over a geographical area divided into cells located in the second and third layers. The system of clause 1, wherein the system is configured and the criteria is reflected in the first set of beam weights, the second set of beam weights, and the third set of beam weights.

条項１０
前記基準は、衛星アンテナ基準、セルのサイズ及び周波数再利用パターンを含み、前記衛星アンテナ基準は、アンテナ利得及びサイドローブ抑圧を含み、
セルの前記第一の層は、第一の周波数再利用パターンに配置される第一のサイズのセルを含み、かつアンテナ利得に最適化され、セルの前記第二の層は、異なる第二の周波数再利用パターンに配置された第二のサイズのセルを含み、かつサイドローブ抑圧に最適化され、セルの前記第三の層は、異なる第三の周波数再利用パターンに配置された第三のサイズのセルを含み、かつサイドローブ抑圧に最適化され、
前記第一のサイズのセルは、前記第三のサイズのセルよりもサイズが小さく、かつ前記第二のサイズのセルは、前記第一のサイズのセルよりもサイズが小さい、条項９に記載のシステム。 Article 10
The reference includes a satellite antenna reference, cell size and frequency reuse pattern, the satellite antenna reference includes antenna gain and sidelobe suppression,
The first layer of cells includes a first size cell arranged in a first frequency reuse pattern and is optimized for antenna gain, wherein the second layer of cells is a different second A third size cell comprising a second size cell arranged in a frequency reuse pattern and optimized for sidelobe suppression, the third layer of cells arranged in a different third frequency reuse pattern Size cell and optimized for sidelobe suppression,
10. The clause 9, wherein the first size cell is smaller in size than the third size cell, and the second size cell is smaller in size than the first size cell. system.

上述の説明及び関連する図面に示した教示の利点を有するこのような発明に関連する当業者であれば、本発明の多数の変形例および他の実施形態が想起されよう。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものでなく、変形例及び他の実施形態が添付の特許請求の範囲に含まれることを意図しているものと理解されるべきである。さらに、上述の説明及び添付図面は、要素及び／又は機能の特定の例示的な組み合わせに照らして実施形態を説明しているが、特許請求の範囲から逸脱せずに、別の実施形態によって要素及び／又は機能の異なる組み合わせが提供されてもよいと解されるべきである。この点で、例えば、上に明記したものとは異なる、要素及び／又は機能の組み合わせも、特許請求の範囲の一部に明記されるものと考慮される。ここでは特定の用語が使用されるが、それらは、一般的及び説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的とするものではない。   Numerous variations and other embodiments of the invention will occur to those skilled in the art to which such invention has the benefit of the teachings presented in the foregoing description and the associated drawings. Therefore, it should be understood that the invention is not limited to the specific embodiments disclosed, and that variations and other embodiments are intended to be included within the scope of the appended claims. is there. Moreover, while the foregoing description and accompanying drawings describe embodiments in the context of specific exemplary combinations of elements and / or functions, elements according to other embodiments may be used without departing from the scope of the claims. And / or it should be understood that different combinations of functions may be provided. In this regard, combinations of elements and / or functions that differ from, for example, those specified above are also considered to be specified in part of the claims. Although specific terms are used herein, they are used in a general and descriptive sense only and are not intended to be limiting.

１００ セルラー通信システム
１０２ 衛星
１０４ 基地局
１０６ａ〜１０６ｄ 端末
１０８ 地理的領域
１１０ ネットワーク
２００ 地理的領域
２０２ 第一の層
２０４ 第一のサイズのセル
２０６ 第二の層
２０８ 第二のサイズのセル
２１０ 第三の層
２１２ 第三のサイズのセル
３００ セルラー通信システム
３０２ 衛星
３１０ フィーダーリンク
３１８ スポットビーム
４００ 周波数再利用パターン
５００ 周波数再利用パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Cellular communication system 102 Satellite 104 Base station 106a-106d Terminal 108 Geographic area 110 Network 200 Geographic area 202 First layer 204 First size cell 206 Second layer 208 Second size cell 210 Third Layer 212 Cell of third size 300 Cellular communication system 302 Satellite 310 Feeder link 318 Spot beam 400 Frequency reuse pattern 500 Frequency reuse pattern

Claims (10)

少なくとも第一の組のビームウェイト及び第二の組のビームウェイトを含む複数のビームウェイトを生成すること、及び
それぞれ別個の第一の種類のユーザ端末及び第二の種類のユーザ端末により通信に最適化された基準を有するセルのオーバーラップする第一の層及び第二の層に配置されるセルに分割される地理的領域にわたって受信可能範囲を提供するセルラー通信システムの信号に、前記第一の組のビームウェイト及び前記第二の組のビームウェイトを適用することであって、前記基準は前記第一の組のビームウェイト及び前記第二の組のビームウェイトに反映される、適用することを含む方法。 Generate multiple beam weights, including at least a first set of beam weights and a second set of beam weights, and optimal for communication with separate first type user terminals and second type user terminals, respectively A signal of a cellular communication system providing coverage over a geographical area divided into overlapping first and second layer cells of a cell having a structured reference; Applying a set of beam weights and the second set of beam weights, wherein the reference is reflected in the first set of beam weights and the second set of beam weights. Including methods. 前記基準は、衛星アンテナ利得及びサイドローブ抑圧を含み、かつ
セルの前記第一の層及び前記第二の層は、異なるアンテナ利得及びサイドローブ抑圧を有し、セルの前記第一の層はアンテナ利得に最適化され、セルの前記第二の層はサイドローブ抑圧に最適化される、請求項１に記載の方法。 The reference includes satellite antenna gain and sidelobe suppression, and the first layer and the second layer of the cell have different antenna gain and sidelobe suppression, and the first layer of the cell is an antenna The method of claim 1, wherein the method is optimized for gain and the second layer of cells is optimized for sidelobe suppression. 前記基準はセルのサイズを含み、かつ
セルの前記第一の層は第一のサイズのセルを含み、セルの前記第二の層は異なる第二のサイズのセルを含む、請求項１に記載の方法。 The reference includes the size of a cell, and the first layer of cells includes cells of a first size, and the second layer of cells includes cells of a different second size. the method of. 前記基準は、周波数再利用パターンを含み、かつ
セルの前記第一の層のセルは第一の周波数再利用パターンに配置され、セルの前記第一の層のセルは異なる第二の周波数再利用パターンに配置される、請求項１に記載の方法。 The reference includes a frequency reuse pattern, and the cells of the first layer of cells are arranged in a first frequency reuse pattern, and the cells of the first layer of cells are different second frequency reuses. The method of claim 1, wherein the method is arranged in a pattern. セルの前記第一の層及び前記第二の層はオーバーラップするＰセル及びＱセルの周波数再利用パターンに配置され、前記Ｐセル周波数再利用パターンは制御チャネルの通信のためのものであり、前記Ｑセル周波数再利用パターンは制御チャネルを除くトラフィックチャネルの通信のためのものであり、
前記Ｑセル周波数再利用パターンの任意のトラフィックチャネルは、前記Ｐセル周波数再利用パターンの制御チャネルを介して割り当て可能である、請求項４に記載の方法。 The first and second layers of cells are arranged in overlapping P-cell and Q-cell frequency reuse patterns, wherein the P-cell frequency reuse pattern is for control channel communication; The Q cell frequency reuse pattern is for communication of a traffic channel excluding a control channel;
The method of claim 4, wherein any traffic channel of the Q cell frequency reuse pattern can be assigned via a control channel of the P cell frequency reuse pattern. ＱはＰよりも大きく、かつ前記Ｑセル周波数再利用パターンのセルは前記Ｐセル周波数再利用パターンのセルよりもサイズが小さい、請求項５に記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein Q is greater than P and cells of the Q cell frequency reuse pattern are smaller in size than cells of the P cell frequency reuse pattern. 前記Ｑセル周波数再利用パターンの前記セルのうちの少なくともいくつかは、前記Ｐセル周波数再利用パターンの一つのセルにオーバーラップし、かつ前記Ｑセル周波数再利用パターンの他のセルは、前記Ｐセル周波数再利用パターンの複数のセルにオーバーラップする、請求項５に記載の方法。   At least some of the cells of the Q cell frequency reuse pattern overlap one cell of the P cell frequency reuse pattern, and other cells of the Q cell frequency reuse pattern are P 6. The method of claim 5, wherein the method overlaps a plurality of cells in a cell frequency reuse pattern. 前記基準は、衛星アンテナ基準、セルのサイズ及び周波数再利用パターンを含み、前記衛星アンテナ基準は、アンテナ利得及びサイドローブ抑圧を含み、
セルの前記第一の層は、第一の周波数再利用パターンに配置される第一のサイズのセルを含み、かつアンテナ利得に最適化され、セルの前記第二の層は、異なる第二の周波数再利用パターンに配置される第二のサイズのセルを含み、かつサイドローブ抑圧に最適化され、
前記第二のサイズのセルは、前記第一のサイズのセルよりもサイズが小さい、請求項１に記載の方法。 The reference includes a satellite antenna reference, cell size and frequency reuse pattern, the satellite antenna reference includes antenna gain and sidelobe suppression,
The first layer of cells includes a first size cell arranged in a first frequency reuse pattern and is optimized for antenna gain, wherein the second layer of cells is a different second Including a second size cell arranged in a frequency reuse pattern and optimized for sidelobe suppression;
The method of claim 1, wherein the second size cell is smaller in size than the first size cell. 前記複数のビームウェイトは第三の組のビームウェイトをさらに含み、
前記第一の組のビームウェイト及び前記第二の組のビームウェイトを適用することは、それぞれ別個の第一の種類のユーザ端末、第二の種類のユーザ端末及び第三の種類のユーザ端末により通信に最適化された基準を有するセルのオーバーラップする第一の層、第二の層及び第三の層に配置されるセルに分割される前記地理的領域にわたって受信可能範囲を提供する前記セルラー通信システムの信号に、前記第三の組のビームウェイトを適用することをさらに含み、前記基準は、前記第一の組のビームウェイト、前記第二の組のビームウェイト及び前記第三の組のビームウェイトに反映される、請求項１に記載の方法。 The plurality of beam weights further includes a third set of beam weights;
Applying the first set of beam weights and the second set of beam weights by separate first type user terminals, second type user terminals and third type user terminals, respectively. The cellular providing coverage over the geographical region divided into cells located in overlapping first layer, second layer and third layer of cells having criteria optimized for communication Further comprising applying the third set of beam weights to a signal of the communication system, wherein the criteria are the first set of beam weights, the second set of beam weights, and the third set of beam weights. The method of claim 1, which is reflected in the beam weight. 少なくとも第一の組のビームウェイト及び第二の組のビームウェイトを含む複数のビームウェイトを生成するように構成されたビームウェイト生成器、及び
前記ビームウェイト生成器に結合され、かつそれぞれ別個の第一の種類のユーザ端末及び第二の種類のユーザ端末により通信に最適化された基準を有するセルのオーバーラップする第一の層及び第二の層に配置されるセルに分割される地理的領域にわたって受信可能範囲を提供するセルラー通信システムの信号に、前記第一の組のビームウェイト及び前記第二の組のビームウェイトを適用するように構成されるビームフォーマであって、前記基準は前記第一の組のビームウェイト及び前記第二の組のビームウェイトに反映される、ビームフォーマを備えるシステムであって、
前記システムは、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法により動作するように構成される、システム。 A beam weight generator configured to generate a plurality of beam weights including at least a first set of beam weights and a second set of beam weights; and Geographic region divided into cells arranged in overlapping first and second layers of cells having a reference optimized for communication by one type of user terminal and a second type of user terminal A beamformer configured to apply the first set of beam weights and the second set of beam weights to a signal in a cellular communication system that provides coverage over the A system comprising a beamformer reflected in one set of beam weights and the second set of beam weights,
10. A system configured to operate according to the method of any one of claims 1-9.
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